CN104364060B - 带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统 - Google Patents

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Abstract

带有自重补偿的直线运动机构具备保持如下部分的保持部件：第一移动体，其安装有安装对象物；第二移动体，其设有平衡锤；以及连结部，其将第一移动体和第二移动体连结起来，使得平衡锤具有朝向第一移动体的移动方向的相反侧的方向成分而移动。保持部件具有使保持部件能够转动的转动轴，设安装有安装对象物的状态的第一移动体的质量为M1，第二移动体的质量为M2，从转动轴的转动中心向第一移动体的垂线的第一交点和第一移动体的第一重心之间的距离最短时的、第一重心和第一移动体上的第一交点之间的距离为L1，从转动轴的转动中心向第二移动体的垂线的第二交点和第二移动体的第二重心之间的距离最短时的、第二重心和第二移动体上的第二交点之间的距离为L2时，满足M2＝(L1/L2)×M1。

Description

带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援 系统
技术领域
本发明涉及带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统
本申请基于2012年06月13日在日本申请的特愿2012－133547号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
以往，作为用于进行远程操作的装置，已知主从方式的远程操作装置。主从方式的远程操作装置一般具备：操作输入装置，其用于操作者进行操作输入；和动作部，其根据来自操作输入装置的指令进行动作。此时，出于补偿操作输入装置和动作部的自重来减轻动作时负载的目的，已知使用弹簧、驱动器或者配重等。
例如，在专利文献1中，公开了使用恒张力弹簧来补偿自重的结构。并且，在专利文献2中，公开了使用马达来补偿自重的结构。而且，在专利文献3中，公开了使用连杆及弹簧来补偿自重的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开平9-272082号公报
专利文献2：日本国特开2007-98507号公报
专利文献3：日本国特许第4144021号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在使用弹簧来补偿自重的结构中，存在由于误差而无法成为所设计的弹性常数的情况，存在无法高精度地补偿自重的情况。并且，在多轴的远程操作装置中，需要相对于各轴独立地构成带有自重补偿的直线运动机构。其结果为，装置具有大型化的倾向。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，在具有有着俯仰角的旋转轴和与该旋转轴连接的直线运动轴的机构中，提供能够以简单的结构高精度地补偿自重的带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明提出以下手段。
本发明的第一方式的带有自重补偿的直线运动机构具备保持如下部分的保持部件：第一移动体，其安装有安装对象物；第二移动体，其设有平衡锤；以及连结部，其将所述第一移动体和所述第二移动体连结起来，使得所述平衡锤具有朝向所述第一移动体的移动方向的相反侧的方向成分而移动，所述保持部件具有使所述保持部件能够转动的转动轴，设安装有所述安装对象物的状态的所述第一移动体的质量为M1，所述第二移动体的质量为M2，从所述转动轴的转动中心向所述第一移动体的垂线的第一交点和所述第一移动体的第一重心之间的距离最短时的、所述第一重心和所述第一移动体上的所述第一交点之间的距离为L1，从所述转动轴的转动中心向所述第二移动体的垂线的第二交点和所述第二移动体的第二重心之间的距离最短时的、所述第二重心和所述第二移动体上的所述第二交点之间的距离为L2时，满足M2＝(L1/L2)×M1。
根据本发明的第二方式，也可以是在上述第一方式中，所述第一移动体和所述第二移动体相互平行并向相反方向直线移动。
根据本发明的第三方式，也可以是在上述第一方式、或上述第二方式中，所述第一移动体具有沿连结所述第一移动体上的所述第一交点和所述第一重心的直线方向延伸的第一齿条，所述第二移动体具有沿连结所述第二移动体上的所述第二交点和所述第二重心的直线方向延伸的第二齿条，所述连结部具有与所述第一齿条及所述第二齿条啮合的齿轮部。
根据本发明的第四方式，也可以是在上述第三方式中，所述齿轮部具有：与所述第一齿条啮合的第一齿轮；和与所述第二齿条啮合的第二齿轮，设所述第一齿轮的第一半径为d1，所述第二齿轮的第二半径为d2时，满足M2＝(L1/L2)×M1＝(d1/d2)×M1。
根据本发明的第五方式，也可以是在上述第一方式至上述第四方式的任意一种方式中，所述转动中心是所述保持部件的重心附近。
本发明的第六方式的操作输入装置具备：上述第一方式至第五方式中任意一项所述的带有自重补偿的直线运动机构；基台，其连结于所述带有自重补偿的直线运动机构；抵接部，其设于所述基台并能够供所述第一移动体的一部分抵接；以及相对值方式的检测部，其对所述第一移动体、所述第二移动体及所述连结部中至少任意一方的移动量或位置进行检测，在所述第一移动体与所述抵接部抵接的位置关系下，所述检测部被初始化。
本发明的第七方式的手术支援系统具备：上述第六方式所述的操作输入装置；和动作部，其具有用于对患者进行手术的手术工具，所述动作部与所述操作输入装置连接，并至少根据所述检测部中检测到的移动量或位置进行动作。
发明效果
根据上述带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统，能够以简单的结构高精度地补偿自重。
附图说明
图1是示出本发明第1实施方式的手术支援系统的整体图。
图2是示出设于本发明第1实施方式的手术支援系统的主操作输入装置中的操作部的结构的立体图。
图3是示出本发明第1实施方式的直线运动机构的一部分的放大图。
图4是示出本发明第1实施方式的操作部中的直线运动机构的内部结构的图。
图5是设于本发明第1实施方式的直线运动机构的带有自重补偿的直线运动机构的示意图。
图6是示出本发明第1实施方式的实施方式的变形例的结构的示意图。
图7是示出本发明第2实施方式的操作输入装置的示意图。
具体实施方式
(第1实施方式)
对本发明第1实施方式的带有自重补偿的直线运动机构(以下简单称作“直线运动机构”。)、操作输入装置及手术支援系统进行说明。图1是示出本实施方式的手术支援系统的整体图。图2是示出设于手术支援系统的主操作输入装置中的操作部的结构的立体图。图3是示出直线运动机构的一部分的放大图。图4是示出直线运动机构的内部结构的图。
如图1所示，手术支援系统1是主从方式的手术支援系统，具备主操作输入装置2(操作输入装置)、从机械手50(动作部)和控制部52。
主操作输入装置2作为将操作者Op的动作向从机械手50传递的主结构发挥功能，具备显示部3和操作部4。
显示部3显示由未图示的照相机拍摄的患者P的手术部及其附近的图像。作为显示部3，可以适当选择采用液晶显示器或有机EL显示器等公知的显示器装置。
如图1所示，操作部4以能够通信的方式与控制部52连接，并且配置在显示部3的前侧以使操作者Op能够一边看显示部3一边进行操作。虽然未图示，但在本实施方式中，操作部4分别设于操作者Op的右手侧和左手侧。通过操作者Op把持操作部4的夹部40，操作部4的位置姿势信息被输入到后述的位置姿势检测部53。操作部4一般期望具有6个自由度。如果仅将位置信息输入位置姿势检测部53，则操作部4也可以是3个自由度。
如图2所示，操作部4具备：基台5；第一臂8，其经由第一关节6连结于基台5；保持部件21，其经由第二关节9连结于第一臂8；第一移动体24，其借助第三关节11相对于保持部件21进行直线运动；第二臂13，其经由第四关节12连结于第一移动体24；第三臂15，其经由第五关节14连结于第二臂13；以及夹部40，其经由第六关节16连结于第三臂15。
第一关节6是能够使第一臂8相对于基台5绕沿水平方向延伸的旋转轴旋转的关节。
第二关节9是能够使保持部件21相对于第一臂8绕与第一关节6的旋转轴垂直的旋转轴旋转的关节。
第三关节11是沿与第二关节9及第一关节6的旋转轴垂直的方向使第一移动体24相对于保持部件21进退的直线运动关节。
第四关节12是能够使第二臂13以第三关节11的直线运动轴向为旋转轴旋转的关节。
第五关节14是能够使第三臂15相对于第二臂13绕与第四关节12的旋转轴垂直的旋转轴旋转的关节。
第六关节16是能够使夹部40相对于第三臂15绕与第五关节14的旋转轴垂直的旋转轴旋转的关节。
通过使用第一关节6、第二关节9及第三关节11，能够以第一关节6和第二关节9的旋转轴相交的点为中心，构建三维极坐标系，能够确定第一移动体24的末端部的位置。
通过在第四关节12、第五关节14、第六关节16的旋转轴相交的位置付近配置夹部40来形成万向接头结构，能够相对于第四关节12位置不变化地输入姿势。
即，在通过第一关节6和第二关节9的旋转轴的交点、并与第三关节的直线运动轴平行的轴上，以与第四关节12、第五关节14、第六关节16的旋转轴相交的方式配置夹部40。由此，能够根据第一关节6、第二关节9、第三关节11的移动量计算夹部40的位置。
本实施方式的带有自重补偿的直线运动机构构成为，即便夹部40的位置移动，无论各关节的移动量如何都补偿自重，不会损失夹部40的操作性。
如图2及图3所示，在第一关节6及第二关节9设有在各关节的旋转时付与若干阻力的制动器7、10。例如，如图3所示，设于第二关节9的制动器10具有：固定于第一臂8的第一按压板8a；和固定于保持部件21的第二按压板11a，通过第一按压板8a和第二按压板11a隔着膜、橡胶等的垫X接触，而产生滑动阻力。设于第一关节6的制动器7也是以与设于第二关节9的制动器10相同的原理产生滑动阻力的结构。另外，各制动器7、10也可以形成为能够调整滑动阻力的大小。
如图4所示，保持部件21具备使第二关节9和第四关节12之间的距离变化的第三关节11。第三关节11具备第一移动体24、第二移动体26和连结部29。
保持部件21是经由第二关节9而与第一臂8连结的中空部件。在保持部件21的内部配置有第一移动体24及第二移动体26的一部分以及连结部29。并且，在保持部件21内设有进退自如地保持第一移动体24的第一引导件22、和进退自如地保持第二移动体26的第二引导件23。在本实施方式中，第一引导件22和第二引导件23均固定于保持部件21的内表面。并且，第一引导件22和第二引导件23相互平行地配置。
保持部件21能够以第二关节9为转动轴转动。所述转动轴在保持部件21上的位置是保持部件21的重心附近。如果用于使保持部件21转动的转动轴的位置在利用保持部件21和第一臂8的摩擦力保持平衡的范围内，例如距离保持部件21的重心1或2厘米左右，则即使偏离也无妨。
第一移动体24形成为棒状，并设成第一移动体24的一端从保持部件21突出的状态。在第一移动体24的突出端安装有上述第四关节12。从第二臂13至夹部40的各结构要素(参照图2)在本实施方式中是安装于第一移动体24的安装对象物A。
如图4所示，第一移动体24具有沿第一移动体24的长度方向延伸(沿连结第一移动体24的后述的第一交点和第一重心的直线方向延伸)的齿条25(第一齿条)。
第二移动体26形成为棒状，并且与第一移动体24平行地配置。在第二移动体26固定有具有规定质量的平衡锤27。平衡锤27是相对于安装对象物A的配重。第二移动体26具有沿第二移动体26的长度方向延伸(沿连结第二移动体26的后述的第二交点和第二重心的直线方向延伸)的齿条28(第二齿条)。
连结部29具有朝向第一移动体24的移动方向的相反侧的方向成分并以平衡锤27移动的方式将第一移动体24和第二移动体26连结起来。本实施方式的连结部29具备与第一移动体24的齿条啮合、且与第二移动体26的齿条啮合的小齿轮30(齿轮部)、和将小齿轮30支承成旋转自如的轴体31。小齿轮30借助轴体31支承于保持部件21。即，在本实施方式中，第一移动体24、第二移动体26和连结部29以具有平行轴的齿轮的方式构成。这样，第一移动体24和第二移动体26经由小齿轮30连结，因此第一移动体24和第二移动体26彼此平行，并向相反的方向直线移动。在本实施方式中，第一移动体24的直线移动量的绝对值与第二移动体26的直线移动量的绝对值相等。
图5是设于保持部件21的第三关节11的示意图。
固定于第二移动体26的平衡锤27的位置及质量以使图5所示意地示出的力的力矩N1、N2平衡的方式设定。即，设
安装有安装对象物A的状态的第一移动体24的质量为M1，
包括平衡锤27的第二移动体26的质量为M2，
从第二关节9的旋转中心向第一移动体24的直线运动轴的垂线的垂足位置为P1(第一交点)，
安装对象物A和第一移动体24的重心位置为P2(第一重心)，
从第二关节9的旋转中心向第二移动体26的直线运动轴的垂线的垂足位置为P3(第二交点)，
包括平衡锤27的第二移动体26的重心位置为P4(第二重心)，
第一移动体24处于初始位置状态时的位置P1和位置P2的距离(在从转动轴的转动中心向第一移动体24的垂线的第一交点和第一移动体24的第一重心的距离为后述的最短时的、第一重心和第一移动体24的第一交点之间的距离)为L1，
第二移动体26处于初始位置状态时的位置P3和位置P4的距离(在从转动轴的转动中心向第二移动体26的垂线的第二交点和第二移动体26的第二重心的距离为后述的最短时的、第二重心和第二移动体26的第二交点之间的距离)为L2时，
···(式1)
···(式2)
其中，是第一移动体24相对于水平轴的旋转角，r1是小齿轮30的半径，θ是小齿轮30的旋转角。第一移动体24及第二移动体26的初始状态为第三关节11的直线运动收缩到最短的状态。因此，距离L1是位置P1和位置P2的距离最短时的距离，距离L2是位置P3和位置P4的距离最短时的距离。
并且，长度L1和长度L2为相同的单位制，质量M1和M2为相同的单位制。
解(式1)、(式2)，
以满足M2＝M1、L2＝L1的方式设定平衡锤27的质量和距离L2。
不包括质量M1及质量M2，并且保持部件21及以相对于保持部件21不移动的方式固定的第一引导件22和第二引导件23、连结部29、编码器20a等的总质量M3的重心位置期望处于第二关节9的旋转轴(在本实施方式中与轴体31一致)的位置，调整保持部件21的形状，从而调整重心位置。
由此，绕小齿轮30的力矩及绕第二关节轴9的力矩平衡，因此无论第一移动体24的移动量和第二关节9的旋转量如何，安装对象物A的位置都能够不受自重的影响地动作。
在本实施方式中，也可以根据需要，在直线运动机构20设置对第一移动体24的进退移动付与若干阻力的制动器。可以适当选择并采用例如下述的制动器：在保持部件21(参照图4)或第一引导件22和第一移动体24之间产生滑动阻力的制动器；在小齿轮30和轴体31之间产生滑动阻力的制动器；在保持部件21或第二引导件23和第二移动体26之间产生滑动阻力的制动器；或者在第一移动体24和第二移动体26之间产生滑动阻力的制动器；滑动离合器等。由此，即便力的力矩N1、N2的平衡稍稍偏离，也能够吸收误差。
如图1及图2所示，夹部40具有操作者Op所把持的把持部41和用于后述手术工具51的操作的开闭开关部42。开闭开关部42例如在安装有钳子作为手术工具51的情况下使钳子片开闭，并在安装高频电刀作为手术工具51的情况下，控制对高频电刀的通电。这样，利用开关部42，输入与手术工具对应的操作。
并且，在操作部4安装有用于检测各关节及第三关节11的移动量及位置的传感器。例如，如图4所示，在第一关节6设有用于对第一臂8相对于基台5的旋转量进行检测的编码器6a。并且，在第三关节11设有用于对第一移动体24相对于保持部件21的移动量进行检测的编码器20a。
如图1所示，从机械手50经由控制部52而与主操作输入装置2连接，并至少根据在设于操作部4的各编码器(例如图4所示的编码器6a、20a)中检测出的移动量或位置进行动作。
从机械手50具备随着主操作输入装置2的操作而动作的手术工具51。手术工具51可以根据需要适当选择采用例如内窥镜、内窥镜用处置具、其他用于对患者P进行手术的医疗设备或医疗器具等。
如图1所示，控制部52具有设于主操作输入装置2的主侧控制部52a及设于从机械手50的从侧控制部52b。
主侧控制部52a具有与设于主操作输入装置2的操作部4的各编码器电连接的位置姿势检测部53(检测部)。在本实施方式中，位置姿势检测部53是绝对值式的检测部，根据相对于各编码器中规定的原点的移动量，检测操作部4的位置和姿势、以及对开闭开关部42(参照图2)的输入状态。
从侧控制部52b被输入在主侧控制部52a对操作部4的位置及姿势、以及对开闭开关部42的输入状态进行检测的结果，生成用于使从机械手50动作的信号，并向从机械手50输出来使各手术工具51动作。
控制部52可以全部配置于主操作输入装置2，控制部52也可以全部配置于从机械手50，控制部52还可以与主操作输入装置2或从机械手50成分体地设置。
接下来，对本实施方式的第三关节11、主操作输入装置2及手术支援系统1的作用进行说明。
在本实施方式中，如图4所示，第一移动体24从保持部件21突出并直线移动，由此第二关节9和第四关节12的距离变化。在第四关节12安装有从第二臂13至夹部40的各结构要素，因此与第一移动体24的突出量对应地，第一移动体24侧的力的力矩变化。这里，通过第二移动体26与第一移动体24的移动量对应地移动，设于第二移动体26的平衡锤27向第一移动体24的移动相反方向移动。其结果为，通过维持直线运动机构20中的力的力矩平衡的状态，来补偿自重。即，直线运动机构20不受安装对象物A及直线运动机构20自身质量的影响，只要在夹部40不施加外力，就不会绕第二关节9旋转，也不会伸缩。
如以上所说明的，根据本实施方式的带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统1，无论第二关节9的位置如何，并且也无论第一移动体24在第三关节11中直线运动位置如何，都能够维持力的力矩平衡的状态。而且，能够以1个平衡锤27对绕第二关节9的旋转和直线运动机构20的伸缩的双方取得平衡，因此结构变得简单，能够高精度地补偿自重并且能够使操作输入装置小型轻量。
并且，由于第一移动体24和第二移动体26彼此平行并向相反的方向直线移动，所以在第一移动体24和第二移动体26移动时，第一移动体24和第二移动体26不会干渉。
并且，由于利用第一移动体24、第二移动体26和连结部29构成所谓的齿轮齿条机构，所以第一移动体24的移动可靠地向第二移动体26传递，高精度地补偿了自重。
(变形例)
接下来，对本实施方式的带有自重补偿的直线运动机构(第三关节11)的变形例进行说明。图6是示出本变形例的结构的示意图。
在本变形例中，作为与齿条25、28啮合的齿轮部设有齿轮部34，齿轮部34具有与第一移动体24的齿条25啮合的第一齿轮32、和与第二移动体26的齿条28啮合的半径比第一齿轮32小的第二齿轮33。第一齿轮32和第二齿轮33以绕同一旋转轴旋转的方式彼此连结。
在本变形例中，相对于第一移动体24的移动量，第二移动体26的移动量少。其结果为，在直线运动机构20中第二移动体26从保持部件21的突出量少，能够使第三关节11小型化。
在该情况下，如下述式1、2所示，安装于第二移动体26的平衡锤27的质量以使转矩平衡的方式设定。
···(式1)
···(式2)
其中，是第一移动体24到水平轴的旋转角，d1是第一齿轮32的半径(第一半径)，d2是第二齿轮33的半径(第二半径)，θ是齿轮部34的旋转角。
根据上述式1、2，安装于第二移动体26的平衡锤27的质量只要满足M2＝(L1/L2)×M1＝(d1/d2)×M1即可。
由此，绕齿轮34的力矩及绕第二关节轴9的力矩平衡，因此无论第一移动体24的移动量和第二关节9的旋转量如何，夹部40的位置都不会受到自重的影响，能够适当地输入夹部40的位置。
例如，根据d1：d2＝L1：L2＝2：1，如果使M2为M1的2倍的质量，则能够将第二移动体26从保持部件21的的突出量抑制为第一移动体24的移动量的一半。由此，能够避免第二移动体26和基台5的冲突，能够使装置小型化，并增大操作输入装置的夹部40的动作范围。
(第2实施方式)
接下来，对本发明的第2实施方式的操作输入装置进行说明。另外，在以下说明的实施方式及其变形例中，对于与在上述的第1实施方式中说明的结构要素相同的结构要素标以相同的标号，并省略重复的说明。图7是示出本实施方式的操作输入装置的操作部的示意图。
在本实施方式中，代替在第1实施方式中说明的绝对值式的位置姿势检测部53，而具备相对值式的移动量检测部53A。即，通过移动量检测部53A参照设于第三关节11的编码器6a、20a，来检测以移动量检测部53A的初始化时为基准的移动量。
并且，在基台5设有能够与第一移动体24的一部分抵接的抵接部5a。具体地，从直线运动机构20突出的第一移动体24的突出端24a(设有第四关节12的一侧的相反侧的端部)能够与基台5的抵接部5a抵接。设于基台5的抵接部5a和第一移动体24的突出端24a具有能够彼此嵌合的凹凸形状。
第一移动体24、第二移动体26及连结部29相互连结，因此移动量检测部53A也可以使用编码器20a直接检测第一移动体24的移动量。例如，也可以使用对第二移动体26和连结部29的移动量进行检测的编码器。
当是这样的结构时，在第一移动体24的突出端24a与抵接部5a接触的状态下，基台5和直线运动机构20的相对位置、即第一关节6和第二关节9的关节值、以及第三关节11中第一移动体24的位置唯一确定。
在第一移动体24与抵接部5a抵接的位置关系中移动量检测部53A被初始化时，能够以第一移动体24与抵接部5a抵接的位置关系为原点利用移动量检测部53A算出第三关节11的姿势及伸缩量。
在本变形例中，通过使第一移动体24的突出端24a与基台5的抵接部5a抵接并使移动量检测部初始化，能够容易且高再现性地确定原点。
并且，通过第一移动体24的突出端24a与抵接部5a抵接，能够固定操作输入装置，因此在进行操作输入装置4的输送时等，能够防止第一移动体24不经意地移动。通过该突出端24a处于第一移动体24的端部，并且在第一移动体的可动范围的端部配置基台5，不会使操作输入装置4的可动范围狭小。
(变形例)
接下来，对本实施方式的变形例进行说明。
在本变形例中，在基台5的抵接部5a(参照图7)设有发出用于使移动量检测部53A初始化的信号的开关。即，当成为第一移动体24的突出端24a与基台5的抵接部5a抵接的位置关系时，用于使移动量检测部53A初始化的信号从开关向移动量检测部53A输出。
在本变形例中，在操作输入装置的使用开始时必须进行使第一移动体24的突出端24a抵接于基台5的抵接部5a的步骤，因此能够在每次操作输入装置的使用时确定原点。并且，只要将第一移动体24的突出端24a与基台5的抵接部5a抵接的状态决定为操作输入装置的收纳状态，则能够在每次操作输入装置的使用中确定原点，而不会使操作者Op意识到用于确定原点的操作。
以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但具体的结构不限于该实施方式，也包括不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。
例如，在上述的各实施方式中，齿条及小齿轮的齿形状可以是直齿、斜齿、人字齿中的任意一种。并且，代替齿轮齿条副，也可以通过摩擦力连结各移动体。
并且，在上述的各实施方式及各变形例中示出的结构要素能够适当组合来构成。
另外，针对上述具体的结构的设计变更等不限于上述事项。
产业上的可利用性
根据上述带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统，能够以简单的结构高精度地补偿自重。
标号说明
1：手术支援系统；
2、2A：操作输入装置；
3：显示部；
4：操作部；
5：基台；
5a：抵接部；
6：第一关节；
7：制动器；
8：第一臂；
9：第二关节；
10：制动器；
11：第三关节；
12：第四关节；
13：第二臂；
14：第五关节；
15：第三臂；
16：第六关节；
20：直线运动机构；
21：保持部件；
22：第一引导件；
23：第二引导件；
24：第一移动体；
25：齿条(第一齿条)；
26：第二移动体；
26a：突出端；
27：平衡锤；
28：齿条(第二齿条)；
29：连结部；
30：小齿轮；
31：轴体；
32：第一齿轮；
33：第二齿轮；
34：齿轮部；
40：夹部；
41：把持部；
42：开闭开关部；
50：从机械手；
51：手术工具；
52：控制部；
53：位置姿势检测部(检测部)；
53A：移动量检测部(检测部)；
A：安装对象物；
P1：连结点；
P2：安装点；
P3：连结点；
P4：安装点。

Claims (7)

1.一种带有自重补偿的直线运动机构，其具备保持如下部分的保持部件：
第一移动体，其安装有安装对象物；
第二移动体，其设有平衡锤；以及
连结部，其将所述第一移动体和所述第二移动体连结起来，使得所述平衡锤具有朝向所述第一移动体的移动方向的相反侧的方向成分而移动，
所述保持部件具有使所述保持部件能够转动的转动轴，
设安装有所述安装对象物的状态的所述第一移动体的质量为M1，所述第二移动体的质量为M2，从所述转动轴的转动中心向所述第一移动体的垂线的第一交点和所述第一移动体的第一重心之间的距离最短时的、所述第一重心和所述第一移动体上的所述第一交点之间的距离为L1，从所述转动轴的转动中心向所述第二移动体的垂线的第二交点和所述第二移动体的第二重心之间的距离最短时的、所述第二重心和所述第二移动体上的所述第二交点之间的距离为L2时，满足M2＝(L1/L2)×M1，
在所述直线运动机构中设置对所述第一移动体和/或所述第二移动体的进退移动产生阻力的制动器。
2.根据权利要求1所述的带有自重补偿的直线运动机构，其中，
所述第一移动体和所述第二移动体相互平行并向相反方向直线移动。
3.根据权利要求1或2所述的带有自重补偿的直线运动机构，其中，
所述第一移动体具有沿连结所述第一移动体上的所述第一交点和所述第一重心的直线方向延伸的第一齿条，
所述第二移动体具有沿连结所述第二移动体上的所述第二交点和所述第二重心的直线方向延伸的第二齿条，
所述连结部具有与所述第一齿条及所述第二齿条啮合的齿轮部。
4.根据权利要求3所述的带有自重补偿的直线运动机构，其中，
所述齿轮部具有：
与所述第一齿条啮合的第一齿轮；和
与所述第二齿条啮合的第二齿轮，
设所述第一齿轮的第一半径为d1，所述第二齿轮的第二半径为d2时，
满足M2＝(L1/L2)×M1＝(d1/d2)×M1。
5.根据权利要求1所述的带有自重补偿的直线运动机构，其中，
所述转动中心是所述保持部件的重心附近。
6.一种操作输入装置，其具备：
权利要求1所述的带有自重补偿的直线运动机构；
基台，其连结于所述带有自重补偿的直线运动机构；
抵接部，其设于所述基台并能够供所述第一移动体的一部分抵接；以及
相对值方式的检测部，其对所述第一移动体、所述第二移动体及所述连结部中至少任意一方的移动量或位置进行检测，
在所述第一移动体与所述抵接部抵接的位置关系下，所述检测部被初始化。
7.一种手术支援系统，其具备：
权利要求6所述的操作输入装置；和
动作部，其具有用于对患者进行手术的手术工具，所述动作部与所述操作输入装置连接，并至少根据所述检测部中检测到的移动量或位置进行动作。
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